Larrabee: Intels Grafikchip setzt auf viele Pentium-Kerne

Intels erster Many-Core-Chip soll nicht nur Grafik beschleunigen

Nach und nach gibt Intel Details zu seinem Grafikchip Larrabee bekannt, der zugleich Intels erster Many-Core-Chip ist. Er wird über eine Vielzahl von x86-basierten Kernen verfügen, die vom Pentium abstammen, aber um neue Funktionen erweitert und eine Vektoreinheit ergänzt wurden. Frühestens 2009, spätestens aber 2010 soll Larrabee in PCs sein Debüt geben.

CPU- und GPU-Entwicklung nähern sich an Larrabee wird zwar zunächst als Grafikchip auf den Markt kommen, die Architektur bietet aber deutlich mehr Möglichkeiten, so dass die Chips künftig auch andere Applikationen beschleunigen werden. Vor allem Bereiche, in denen paralleles Rechnen schon heute üblich ist, werden von der Many-Core-Architektur des Chips profitieren, zumal sich die Chips direkt in C/C++ programmieren lassen.

Über wie viele Kerne Intels erster Many-Core-Chip verfügen wird, hat der Chiphersteller noch nicht verraten, präsentiert aber Benchmarks von Chips mit bis zu 64 Kernen, die zeigen, dass die Architektur sehr gut mit der Zahl der Kerne skaliert.

Larrabee-Blockdiagramm Spieleherstellern will Intel mit Larrabee neue Möglichkeiten bieten, ist bei Larrabee doch die gesamte Rendering-Pipeline in Software realisiert und kann somit an allen Stellen beeinflusst werden. Dennoch wird Larrabee DirectX und OpenGL unterstützen, um kompatibel mit aktuellen Spielen zu sein.

Larrabee-Kerne sind vom zweiten Pentium-Kern (P55C) mit seinen kurzen Pipelines abgeleitet und verfügen über einen voll kohärenten Cache. Allerdings hat Intel die Kerne um neue Funktionen wie eine 64-Bit-Erweiterung und fortschrittliches Pre-fetching erweitert. Jeder einzelne Kern kann zudem vier Threads gleichzeitig mit separaten Registern pro Thread ausführen, was die Nachteile der In-Order-Pipelines der Pentium-Kerne wettmachen soll. Jeder Kern verfügt darüber hinaus über eine Vektor-Recheneinheit.

Larrabee-Bandbreite Die einzelnen Kerne sind über einen 1.024 Bit breiten, bidirektionalen Ringbus verbunden, der 512 Bit in jede Richtung zur Verfügung stellt. Das soll laut Intel eine schnelle Kommunikation zwischen den Kernen ermöglichen. Der L2-Cache ist zwischen den Kernen aufgeteilt, wobei jeder Kern Zugriff auf 256 KByte hat. Sowohl die Skalar- als auch die Vektorregister haben direkten Zugriff auf den L1-Cache jedes Kerns.

Um Texturen kümmert sich bei Larrabee der sogenannte Textursampler, der die üblichen Texturoperationen wie Dekompression oder anisotropische Filterung übernimmt, die er deutlich schneller abwickeln soll als wenn dieses in Software ablaufen würde. Er kommuniziert über den L2-Cache mit den einzelnen Kernen. Der Textursampler kann Texturen mit 8 Bit Farbtiefe direkt per Hardware verarbeiten.

Larrabee verfügt auch über fest verdrahtete Logikblöcke, die nicht nur Grafikapplikationen unterstützen sollen. Das Task-Scheduling wird allerdings komplett in Software abgewickelt, so dass die Ressourcen flexibel zugeteilt werden können.

Larrabee skaliert fast linear In Benchmarks, die Intel mit Larrabee durchgeführt hat, soll der Chip in den Spielen F.E.A.R., Half Life 2 Episode 2 und Gears of War mit bis zu 32 Kernen eine nahezu lineare Skalierbarkeit mit zunehmender Zahl an Kernen gezeigt haben. Bei 64 Kernen war er immerhin noch rund 5,5-mal schneller als mit 8 Kernen. Um auch für die Beschleunigung von Finanzapplikationen gerüstet zu sein, unterstützt Larrabee Gleitkommaberechnungen mit einfacher und doppelter Genauigkeit.

Weitere Details zu Larrabee will Intel am 12. August 2008 auf der SIGGRAPH verkünden, ausführlich vorgestellt wird die Architektur auf dem in der darauf folgenden Woche stattfindenden Intel Developer Forum in San Francisco. Zum Marktstart äußerte sich Intel bei der jetzigen Vorstellung von Larrabee nicht, unbestätigten Berichten zufolge soll es aber noch im Jahr 2008 erste Entwicklermuster geben.